一種智能監(jiān)視模塊在燃機電站中的應用

浙江大唐國際紹興江濱熱電有限責任公司 劉洪成 張廷鋒 張才千 王 鴻 王 笛 陳 言 羅子鈺 尤勝蔣

國務(wù)院“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源重點行動指出，我國要依托現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)和云計算平臺，逐步實現(xiàn)各級動態(tài)監(jiān)測信息互聯(lián)共享，并進一步提高能源單位的能耗在線監(jiān)測和大數(shù)據(jù)分析能力。在不斷提高電力市場改革力度的趨勢下，國家能源局多元化的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整也促使著傳統(tǒng)電廠往智能電廠方向的改革。智能電廠利用新一代信息技術(shù)、人工智能技術(shù)、檢測和控制技術(shù)，以發(fā)電系統(tǒng)為載體，在其關(guān)鍵環(huán)節(jié)或過程，形成具有一定自主性的感知、學習、分析、決策、通信與協(xié)調(diào)控制能力，能動態(tài)地適應發(fā)電環(huán)境的變化，并與智能電網(wǎng)高度協(xié)調(diào)，從而實現(xiàn)全局（包括發(fā)電產(chǎn)出、可利用率、效率、可靠性、可維修性、靈活性、損耗等）或局部優(yōu)化目標，實現(xiàn)安全、可靠、綠色、經(jīng)濟、靈活的電力可持續(xù)供給[1]。

在傳統(tǒng)電站的運行工作中，往往存在如下幾個問題：一是在運行過程中，監(jiān)盤人員監(jiān)視畫面繁多、測點總量浩大，不能及時翻閱，監(jiān)盤人員在工作強度大的同時不能及時發(fā)現(xiàn)問題；二是控制系統(tǒng)報警是固定界限值報警且不能輕易調(diào)整，發(fā)出報警時已經(jīng)晚期甚至來不及處理；三是在電廠中，有經(jīng)驗的運行人員只能通過言傳身教的方式傳遞經(jīng)驗，若人員發(fā)生變動，這些經(jīng)驗就會流失。基于此，我們提出一種應用于電站中的智能監(jiān)視模塊，該模塊基于現(xiàn)有的人工智能算法及軟件技術(shù)，結(jié)合行業(yè)知識經(jīng)驗，組成了集通信、計算、分析、監(jiān)督和管理的一體化平臺，實現(xiàn)對電站設(shè)備更高效、更直觀的監(jiān)盤功能。

1 智能監(jiān)視模塊思想體系

智能監(jiān)視模塊的思想是基于健康歷史數(shù)據(jù)，利用人工智能算法對設(shè)備建立一個基準模型，根據(jù)模塊所設(shè)定的嚴重度及報警邏輯，識別設(shè)備的實時運行狀況。從測點數(shù)據(jù)到部件故障，進一步分析設(shè)備運行特征，層層遞進。通過大數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器完成實時/歷史數(shù)據(jù)的采集、清洗、分類和建模計算工作，經(jīng)過數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)決策過程將機組診斷信息、預警信息、健康信息及操作指導等信息進行綜合顯示，實現(xiàn)機組運行過程的持續(xù)優(yōu)化，降低運行人員工作量的同時提高機組的安全性和經(jīng)濟性[2]。

如圖1所示，監(jiān)盤模型由歷史工況（經(jīng)過數(shù)據(jù)清洗）、運行機理、模型算法、運行模式、建模工具及環(huán)境條件組成，歷史工況數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)清洗后，利用所設(shè)模型算法通過建模工具對設(shè)備進行建模，可得到所監(jiān)視測點的預測值，將所得預測值與運行標準、當前實際值比較，判斷部件是否處于異常狀態(tài)。

圖1 監(jiān)盤模型

2 智能監(jiān)視模塊功能概述

智能監(jiān)視以人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)，是當前大數(shù)據(jù)智能控制層級的智慧化項目發(fā)展方向之一。該模塊充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建設(shè)備健康運行模型，并將模型與運行經(jīng)驗結(jié)合，為監(jiān)盤人員提供一個更高效、更精準的監(jiān)視平臺，實現(xiàn)機組經(jīng)濟、安全可靠的運行。該模塊功能概述如下：

智能展示。智能監(jiān)視模塊可實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)實時自動監(jiān)測分析，并用濃縮畫面展示。在服務(wù)器上部署與SIS（Supervisory Information System，廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)）實時數(shù)據(jù)庫的接口程序，存入部署在服務(wù)器的開源的時序數(shù)據(jù)庫，智能監(jiān)視模塊將設(shè)備的主要參數(shù)顯示在監(jiān)盤頁面上。該模塊還對系統(tǒng)狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)進行劣化程度排序，追蹤設(shè)備運行趨勢，識別劣化拐點，并進行展示。監(jiān)盤頁面主監(jiān)視區(qū)展示所配置好的測點的實時數(shù)據(jù)和實時報警情況，當測點異常時根據(jù)異常情況用不同的色塊區(qū)分，如圖2所示，不同的設(shè)備分塊展示，自動切換頁面，展示的數(shù)據(jù)按設(shè)定周期定期更新。監(jiān)盤人員可實現(xiàn)在線處理報警單以及對參數(shù)和報警配置的調(diào)整，提供單獨的和整合的監(jiān)盤報警列表查看和處理頁面，能查看大量的報警信息。

圖2 監(jiān)盤頁面主監(jiān)視區(qū)

機組運行情況全面認知?；跈C器學習算法，結(jié)合健康歷史數(shù)據(jù)，構(gòu)建設(shè)備運行測點值預測模型，進行健康工況識別及動態(tài)基準值計算，動態(tài)基準值為該設(shè)備實時運行時，模型對某參數(shù)基于健康工況下的預測，智能監(jiān)視模塊將對異常工況自動篩選和識別，并對其進行智能跟蹤和嚴重程度判別，提前預警并落實到具體的設(shè)備部件，給出初步判斷。由于監(jiān)測全機組覆蓋，故對于監(jiān)測點數(shù)量龐大的系統(tǒng)效果顯著，如鍋爐受熱面管壁溫度監(jiān)測，可做到全面精準地把控運行情況，減輕監(jiān)盤人員負擔；由于可超前預警，故對關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)視意義重大，如汽機本體主要參數(shù)、高低加水位等。

運行經(jīng)驗積累。就傳統(tǒng)電站而言，運行人員的經(jīng)驗往往通過言傳身教的方式傳遞，一旦發(fā)生人員變動，運行經(jīng)驗就易流失。豐富的運行經(jīng)驗能大大提高電廠運行效率，減少出錯率，對人員的培訓也有很大的幫助，故一種有效的積累傳承手段于電廠而言顯得尤為重要。智能監(jiān)視模塊能將運行人員的經(jīng)驗通過系列規(guī)則、邏輯關(guān)系或函數(shù)表達式把人的思路與邏輯固化在軟件系統(tǒng)中。當出現(xiàn)報警信息時，運行人員可根據(jù)系統(tǒng)判斷的故障原因，結(jié)合歷史處理方法提出解決措施，系統(tǒng)將把處理方法保存，不斷積累電廠運行經(jīng)驗，進一步完善電廠的智能化運行。

智能統(tǒng)計。智能監(jiān)視模塊實現(xiàn)定時智能巡屏，自動記錄數(shù)據(jù)并對全站設(shè)備運行參數(shù)進行分析對比，并支持excel 和word 文檔的導出；根據(jù)電廠需求，自動生成日報表、月報表、年報表或設(shè)備的運行分析報告，代替人工制表，確保制表的及時性和精準性。運行人員可根據(jù)設(shè)定的時間段查詢機組的啟停次數(shù)、啟停機時刻等數(shù)據(jù)，并能生成指定格式的文檔，完成自動抄表及異常數(shù)據(jù)的標識功能。

3 智能監(jiān)視模塊意義

智能監(jiān)視模塊在燃機電站的應用極大提高了機組運行的可靠性、安全性及經(jīng)濟性，充分利用了大數(shù)據(jù)及人工智能的發(fā)展，順應了國家科技創(chuàng)新發(fā)展的需求，對構(gòu)建信息化綠色能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、逐步推進發(fā)電機組的升級改造進程有著重大的意義。

運行人員負荷減輕：該模塊用計算機代替人的大量勞動，機組設(shè)備運行參數(shù)智能展示、故障預警、自動抄表等功能大大減輕了運行人員的工作負荷；機組監(jiān)視質(zhì)量提高：該模塊對實時數(shù)據(jù)進行清洗、過濾，以機組歷史健康數(shù)據(jù)進行設(shè)備建模，使參數(shù)監(jiān)視更準確、全面、科學、量化，顯著提高監(jiān)盤質(zhì)量和機組運行的可靠性；機組監(jiān)視效率提高：該模塊設(shè)置測點報警功能，快速精準鎖定設(shè)備運行異常情況，實現(xiàn)自動記錄，提高運行及監(jiān)視效率；監(jiān)盤智能化水平提高：通過對運行經(jīng)驗的不斷積累并進行邏輯化信息化，提高了智能監(jiān)視模塊的智能化水平。